CN104297623B - 机上电缆完整性自动测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机上电缆完整性自动测试系统，包含通过CAN总线网络连接测试主机和若干台分布在飞机所需要测试的部位的测试终端，所述测试终端包含CAN总线输入接口、CAN总线节点处理器、线缆测试扩展箱、开关板、模拟总线和数字总线，测试主机发出控制命令，测试终端通过CAN网络接收命令后，控制开关板上的继电器进行闭合操作，从而组成电缆的测试回路来完成功能测试。本发明通过CAN网络的应用、数据库驱动等技术，并具有测试速率快、精确度高、缩短转接电缆长度等优点。

Description

机上电缆完整性自动测试系统

技术领域

本发明涉及机上电缆完整性的自动测试技术，特别属于飞机整机电缆导通、绝缘以及耐压等特性的分布式智能测试设备。

背景技术

机上电缆完整性测试是飞机总装过程中的一项极为重要的工作。飞机电缆纵横交错，十分庞大繁杂，数以千计的导线，数以万计的接头检测点，不能有半点差错，否则将会造成机载设备损坏，造成飞机某些功能失常，甚至会对飞机的安全造成危害。现代民用客机在进行机上电缆完整性测试时有数万个测试点，传统的人工手动测试全机电缆，则最少需要40天时间，而采用全自动电缆测试技术，一架飞机只需2到3天的时间。

国际上航空工业发达、技术先进的国家，在电缆测试方面的技术已比较成熟，普遍将线束分析仪等产品应用于线缆测试、连接器测试、配线系统测试等方面，对航空电缆断路、短路、绝缘性能等故障进行检测。众多国外著名企业均采用自动电缆测试仪测试复杂设备的布线完整性。国内目前研制的都是单功能的测试模块或基于单机的电缆测试设备。这些设备存在功能单一、测点不多、精度不太高等缺点，且多数用于强电领域的电缆测试，而不是针对飞机全机电缆设计的。国内飞机制造厂有的已经花费巨资采购国外的智能电缆测试设备，但大多数生产线检测电缆的手段还比较落后。在一些飞机总装现场，使用手动电缆测试箱来进行机上电缆测试，存在测试周期长、人为误差多的状况。我国现状与国际先进水平的差距较大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服在全机电缆测试过程中测试周期长、人为误差大、测试效率低、错检和漏检率高等诸多难题，从而能够高效地测试全机电缆的完整性。本发明提供了一种机上电缆完整性自动测试系统，能有效地提高电缆测试速率，确保电缆导通、绝缘、耐压测试的高可靠性，能够解决飞机生产线对于电缆测试周期的需求，更加有利于飞机的批产，有利于提高飞机的质量和性能。

为解决上述技术问题，本发明是按照以下技术方案实现的：

一种机上电缆完整性自动测试系统，包含通过CAN总线网络连接的测试主机和若干台测试终端，所述测试终端通过转接电缆连接若干台被测电缆设备，所述测试终端包含CAN总线输入接口、CAN总线节点处理器、线缆测试扩展箱、开关板、数字控制总线，所述测试主机将激励源信号命令以广播方式传送到CAN总线网络中，各测试终端根据激励源信号命令中地址标志信息接收激励源信号命令，所述CAN总线节点处理器将通过CAN总线输入接口接受到的激励源信号命令经过解析后，通过所述数字控制总线传送到所述线缆测试扩展箱上；所述线缆测试扩展箱根据解析后的激励源信号控制开关板上的继电器的闭合操作完成被测电缆设备的测试，同时所述CAN总线节点处理器也给所述测试主机发送测试结果。

进一步，所述数字控制总线包含有三行并行的地址总线、数据总线以及控制总线，地址总线用于传输被测电缆设备的地址，数据总线用于传输测试的条件，控制总线用于传输测试模式。

进一步，所述线缆测试扩展箱包含CPLD译码电路、锁存器电路以及继电器驱动电路，所述CPLD译码电路对接收的激励源信号命令中的测试条件、被测电缆设备的地址、测试模式进行解读，再通过锁存器电路以及继电器驱动电路完成对继电器的切换控制。

进一步，所述线缆测试扩展箱设置有16个开关板插槽，用于根据实际测试需求插入不同数量、不同类型的开关板，每块开关板设置有128个输出测试点。

进一步，所述测试主机包含有工控机、CAN通讯卡、测试主板、程控高压电源、继电器驱动电源、SRC通讯卡、CAN总线输出接口：

所述工控机用于运行系统测试软件生成激励源信号命令，完成人机交互、对外设的控制、测试、判断、报告等功能；

所述CAN通讯卡用于完成对分布式的测试终端的通讯控制功能；

所述SRC通讯卡用于完成对程控高压电源、继电器驱动电源和测试主板的通讯控制；

所述程控高压电源用于产生0～1500VDC和0～1000VAC的电源输出；

所述继电器驱动电源用于产生28VDC和115VAC的电源，用于继电器测试驱动；

所述测试主板用于低压测试的各种电压、电流源的产生，对待测信号进行信号调理，A/D采集，各输出以及输入信号通道的切换控制，以及无线遥控测试信号的接受等功能；

所述CAN总线输出接口为各测试终端的控制连接接口。

进一步，所述测试主板包含导通测试板、绝缘测试板、电压测试板。

进一步，所述测试主机包含有模拟总线输出接口，所述测试终端包含有模拟总线输入接口和模拟总线，所述模拟总线输出接口将测试主机输出的电压、电流等激励源信号输出到所述模拟总线输入接口，然后所述激励源信号根据继电器的开关通过模拟总线被输出到被测电缆设备。

本发明带来以下有益效果：

本机上电缆完整性自动测试系统采用分布式组件化的体系结构来对全机电缆的导通、绝缘以及耐压等特性进行测试，这在国际上同领域属于最先进的测试方法。通过CAN网络的应用、数据库驱动等技术，解决了全机电缆测试中测试周期长、人为误差大、测试效率低、错检和漏检率高等诸多难题，并具有操作简单、缩短转接电缆长度等优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

图1a、图1b是本发明机上电缆完整性自动测试系统结构示意图；

图2是本发明中的测试主机框图；

图3是本发明中的测试终端框图；

图4是本发明中的线缆测试扩展箱框图；

图5是本发明中的软件测试流程示意图；

图6是本发明中的数据库调用系统框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

如图1a、图1b所示的机上电缆完整性自动测试系统示意图，由测试主机、测试终端、转接电缆、待测电缆设备等组成。系统采用分布式测量方案，可以自动识别转接电缆的位置并自动给出测试地址。测试终端可根据测试需求布置在飞机所需要测试的部位，如前机身，机翼和发动机等部位，从而可以缩短转接电缆的长度，降低转接电缆的成本，提高测试效率。

机上电缆完整性自动测试系统采用CAN总线技术构建测试主机与测试终端的分布式通讯和控制网络，以实现系统寻址范围广、配置灵活、通讯速率高等特点。机上电缆测试有数以万计的测试点，因此测试终端数目较多，使用CAN总线技术组建通讯网络最多可挂接110个终端节点，通讯速率最高可达1Mb/s，且具有配置灵活性、错误检测和出错信令、发送期间若丢失仲裁或由于出错而遭破坏的帧可自动重发送等特性。机上电缆完整性自动测试系统由测试主机设置激励源信号命令(即设置开关板上某个继电器的闭合)，通过测试主机上的CAN通讯板卡将控制信息以广播方式传送到CAN总线通信网络中，各测试终端在判断激励源信号命令的地址标志后，决定是否接收该激励源信号命令。测试终端接收到报文之后，CAN通讯卡将根据CAN2.0A/B标准以及上层应用协议对激励源信号命令进行协议解析，然后将数据部分通过I/O口传输给线缆测试扩展箱上的CPLD译码电路，CPLD译码电路对接收数据中的选通位、地址部分、数据部分进行解读，控制相应开关板上的继电器实现打开或者闭合。CAN通讯卡用来承担测试主机和测试终端之间的数据交互任务，当测试主机有激励源信号命令等数据要传送至测试终端时，CAN通讯卡实现转发功能，及时地将测试主机的数据发送到CAN网络，并由对应编号的测试终端接收，以控制相应的测试终端动作。同时，测试终端的通讯卡负责接收终端的反馈信息，并立即转发给测试主机进行处理。

图2测试主机框图显示测试主机主要完成程控电源控制、测试信号产生、对各线缆测试扩展箱的控制以及各种参数的测试功能，并运行系统测试软件，是测试系统的核心。软件主要由数据库软件构成，用户能对测试项目、测试范围、测试速率、测试门限值等参数进行设置，并保存设置至外部存储器，测试期间或测试完成后可将检测结果列表显示，并以版本形式存入飞机电缆状态数据库。

测试主机包括工控机、CAN通讯卡、SRC通讯卡、程控高压电源系统、继电器驱动电源、测试主板、CAN总线输出接口、模拟总线输出接口等。

工控机(IPC)：测试系统的主控单元，运行系统测试软件，完成人机交互、对外设的控制、测试、判断、报告等功能。

CAN通讯卡：完成CAN现场总线的通讯卡，完成对分布式的测试终端的通讯控制功能。

SRC通讯卡：完成对程控电源、继电器驱动电源和测试主板的通讯控制等功能。

程控高压电源：产生0～1500VDC和0～1000VAC的电源输出。

继电器驱动电源：产生28VDC和115VAC的电源，用于继电器测试驱动。

系统测试主板：低压测试的各种电压、电流源的产生，对待测信号进行信号调理，A/D采集，各输出以及输入信号通道的切换控制，以及无线遥控测试信号的接受等功能。包括导通测试板、绝缘测试板、电压测试板等测试功能板卡。

CAN总线输出接口：各测试终端的控制连接接口

模拟总线输出接口：各测试终端所需的模拟测试信号接口。

图3测试终端框图显示：测试终端通过CAN总线网络接收测试主机发来的控制命令，完成对开关板上的继电器的闭合操作，从而实现电缆的测试回路来完成功能测试。测试终端根据飞机电缆测点分布情况放置在飞机座舱、机头、中机身、机尾等位置，以方便测量，并能有效减小测量时使用转接电缆的长度。所有的测试终端设计为通过串联与主控设备相连，避免设备间的复杂连接。每一个测试终端从串连的控制电缆中，接受工作电源，无需额外的电源线和电源插座。

测试终端的核心是CAN总线节点处理器，它将CAN通讯卡从CAN总线传送过来的数字信号(激励源信号命令)经过处理后，输出三条并行数字总线：地址总线、数据总线以及控制总线，用来控制线缆测试扩展箱内开关板的开关切换，同时也能给主控设备发送数据。图中，每个线缆测试扩展箱有16个开关板插槽，可根据实际测试需求插入不同数量的继电器开关板。配置不同开关板即可进行不同测试：配置线缆测试开关板即可进行线缆参数的测试。线缆测试开关板每块128个输出测试点，一个终端可以输出2048个线缆测试点。

图4线缆测试扩展箱框图显示线缆测试扩展箱主要由数字控制驱动电路和模拟测试通道两大部分组成。

数字控制驱动电路：由地址总线、数据总线、控制总线、CPLD译码电路、锁存器电路以及继电器驱动电路组成，主要完成对继电器的切换控制。

模拟测试通道：由模拟总线和继电器阵列组成，主要提供激励源信号的流通通道，继电器阵列结构为2×128矩阵。

开关板寻址方式：测试终端编号可设定，从00～99共100个号码；每个测试终端内有16个开关板插槽，依次为1～16号槽，开关板本身不设板号设定开关，由插槽位置确定开关板号。

图5显示以测试主机为载体的机上电缆完整性自动测试软件系统，在windows操作系统下，使用可视化编程语言进行系统软件的开发。在开发的界面下，用户能对测试项目、测试范围、测试速率、测试门限值等参数进行设置，并保存设置至外部存储器，测试期间或测试完成后可将检测结果列表显示，并以版本形式存入飞机电缆状态数据库内。整个软件系统主要包括系统管理、显示控制与系统测试、后台数据库和模拟运行版本等部分。软件代码是基于C++语言编制的，可在Windows系统下操作运行，根据应用实践与分析，拟采用VC++编程。VC++在硬件的操作方面灵活方便，功能强大，适合于测控系统软件的开发。

图6数据库调用系统框图显示数据库是整个系统软件功能实现的基础，采用SQLServer开发。数据库技术实现了测试流程与硬件系统的相互独立，提高了测试系统软件的可靠性和通用性。图中，电缆自动寻址数据库包括转接电缆插头上连接的用于地址识别的电阻或芯片信息，以及转接电缆用的插头数、插头号等，该数据库会在每次测试前调用，用于自动检测插头并进行地址的变换，以实现电缆转接插头盲插概念。电缆测试TPS数据库是测试功能实现的基础，它由各种表组成，包括：被测电缆基本信息表、测试对象表、测试流程表等。基本信息表包括与测试有关的导线、端口、端子、接插件等要素的电器、几何信息，标准件与电缆接口转接关系，电缆接口、标准接插件和测试系统地址间的对应关系；测试对象表储存被测电缆的端口、线芯、连接关系、测试点、电路特性等信息；测试流程表包括测试项目、测试点、地址、测试动作、标准值、故障描述等信息。电缆测试结果数据库则记录了每一次进行电缆测试时相应的测试数据和测试结果。

Claims (7)

1.一种机上电缆完整性自动测试系统，包含通过CAN总线网络连接的测试主机和若干台测试终端，所述测试终端通过转接电缆连接若干台被测电缆设备，其特征在于所述测试终端包含CAN总线输入接口、CAN总线节点处理器、线缆测试扩展箱、开关板、数字控制总线，所述测试主机将激励源信号命令以广播方式传送到CAN总线网络中，各测试终端根据激励源信号命令中地址标志信息接收激励源信号命令，所述CAN总线节点处理器将通过CAN总线输入接口接受到的激励源信号命令经过解析后，通过所述数字控制总线传送到所述线缆测试扩展箱上；所述线缆测试扩展箱根据解析后的激励源信号控制开关板上的继电器的闭合操作完成被测电缆设备的测试，同时所述CAN总线节点处理器也给所述测试主机发送测试结果。

2.根据权利要求1所述一种机上电缆完整性自动测试系统，其特征在于所述数字控制总线包含有三行并行的地址总线、数据总线以及控制总线，地址总线用于传输被测电缆设备的地址，数据总线用于传输测试的条件，控制总线用于传输测试模式。

3.根据权利要求1所述一种机上电缆完整性自动测试系统，其特征在于所述线缆测试扩展箱包含CPLD译码电路、锁存器电路以及继电器驱动电路，所述CPLD译码电路对接收的激励源信号命令中的测试条件、被测电缆设备的地址、测试模式进行解读，再通过锁存器电路以及继电器驱动电路完成对继电器的切换控制。

4.根据权利要求1所述一种机上电缆完整性自动测试系统，其特征在于所述线缆测试扩展箱设置有16个开关板插槽，用于根据实际测试需求插入不同数量、不同类型的开关板，每块开关板设置有128个输出测试点。

5.根据权利要求1所述一种机上电缆完整性自动测试系统，其特征在于所述测试主机包含有工控机、CAN通讯卡、测试主板、程控高压电源、继电器驱动电源、SRC通讯卡、CAN总线输出接口：

所述工控机用于运行系统测试软件生成激励源信号命令，完成人机交互、对外设的控制、测试、判断、报告功能；

所述CAN通讯卡用于完成对分布式的测试终端的通讯控制功能；

所述SRC通讯卡用于完成对程控高压电源、继电器驱动电源和测试主板的通讯控制；

所述程控高压电源用于产生0～1500VDC和0～1000VAC的电源输出；

所述继电器驱动电源用于产生28VDC和115VAC的电源，用于继电器测试驱动；

所述测试主板用于低压测试的各种电压、电流源的产生，对待测信号进行信号调理，A/D采集，各输出以及输入信号通道的切换控制，以及无线遥控测试信号的接受功能；

所述CAN总线输出接口为各测试终端的控制连接接口。

6.根据权利要求5所述一种机上电缆完整性自动测试系统，其特征在于所述测试主板包含导通测试板、绝缘测试板、电压测试板。

7.根据权利要求1所述一种机上电缆完整性自动测试系统，其特征在于所述测试主机包含有模拟总线输出接口，所述测试终端包含有模拟总线输入接口和模拟总线，所述模拟总线输出接口将测试主机输出的电压、电流激励源信号输出到所述模拟总线输入接口，然后所述激励源信号根据继电器的开关通过模拟总线被输出到被测电缆设备。